автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Регулирование вкусо-ароматического состава светлого пива с учетом свойств сырья и ведения технологических процессов

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВА ЕКАТЕРИНА ПЕТРОВНА

РЕГУЛИРОВАНИЕ ВКУСО-АРОМАТИЧЕСКОГО СОСТАВА СВЕТЛОГО ПИВА С УЧЕТОМ СВОЙСТВ СЫРЬЯ И ВЕДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ

Специальность 05.18.07 - биотехнология пищевых производств (растительного и животного происхождения)

АВТОРЕФЕРАТ Диссергации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2004

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Меледина Т.В.

Официальные оппоненты доктор технических наук Никифирова Т.А.

кандидат технических наук Черныш В.Г.

Ведущее предприятие - ОАО Солодовенный завод "Суффле", Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится •оС»2004г. в/^часов на заседании диссертационного совета 212.234.02 при Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, СПбГУНиПТ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУНиПТ

Автореферат разослан

2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Колодязная В.С.

aoos-ч з

Общая характеристика работы Актуальность темы. В последние годы в нашей стране пивоваренная промышленность развивается быстрыми темпами и в связи с этим большое внимание уделяется совершенствованию технологий, интенсификации технологического процесса, а также повышению вкусо-ароматических характеристик и вкусовой стабильности пива.

Изменения технологических режимов, направленные на сокращение продолжительности процесса получения пива и повышения его качества, а также применение новых видов сырья и штаммов дрожжей нового поколения привели к необходимости изучения синтеза вкусовых компонентов пива. Наиболее важными компонентами, отрицательно влияющими на вкус и аромат напитка, являются:

- диметилсульфид (ДМС), наиболее интенсивное образование и удаление которого происходит на стадии кипячения сусла;

- сероводород, образующийся на первых стадиях брожения в основном в результате жизнедеятельности дрожжей;

- диацетил - вещество, содержание которого рассматривается как основной критерий степени созревания пива.

Работы, направленные на изучение синтеза вышеуказанных вкусовых компонентов при применении новых технологических приемов, активно ведутся в зарубежных странах. В России в настоящее время работы в данном направлении проводится недостаточно. Исследования, направленные на изучение синтеза вкусовых компонентов при совершенствовании технологии получения пива являются актуальными и важными для дальнейшего развития пивоварения и повышения органолептических характеристик напитка.

Цель и задачи исследования. Цель исследований - разработать технологические приемы регулирования вкусо-ароматического состава светлого пива с учетом свойств сырья и параметров процессов.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

- разработать методы определения ДМС-П, свободного ДМС, сероводорода и диацетила в сусле и пиве путем газовой хроматографии (ГХ) и способ определения сбраживаемых углеводов в сусле, мальтозной патоке и пиве медотом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ);

- исследовать динамику диметилсульфида в процессе приготовления пивного сусла и брожения пива;

- изучить изменение содержания сероводорода и диацетила в процессе брожения, созревания, дображивания, а также хранения готового продукта;

- разработать технологию получения пива (с использованием мальтозного сиропа), позволяющую получить продукт, органолептический профиль которого характеризуется содержанием исследуемых компонентов ниже порогового значения восприятия и соответствует типу пива.

Научная новизна работы. Установлено, что солода, полученные из ячменя сорта Scarlett, выращенного в России, соответствуют требованиям Европейской Пивоваренной Коннеичии по содержанию ДМС

I РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 1 I БИБЛИОТЕКА I

• ¿"гхм

предшественников (ДМС-П), свободного ДМС и продуктов окисления липидов (ПОЛ), определяющих сенсорные свойства и вкусовую стабильность напитка.

Показано, что при применении ускоренной технологии кипячения сусла с хмелем, солод, полученный из ячменя сорта Scarlett (Россия), следует использовать в купаже с зарубежными солодами.

Определен оптимальный по температуре и длительности режим кипячения сусла (7 «скачков» температуры 102-104°С в течение 60 мин), полученного из высококачественного солода с применением технологических операций, направленных на повышение вкусовой стабильности пива.

Установлено, что образование и удаление ДМС происходит интенсивнее и более полно при применении предложенного режима кипячения сусла с хмелем.

Выявлено, что применение штаммов пивных дрожжей нового поколения позволят получить пиво с низким содержанием сероводорода и диацетила (содержание сероводорода менее 6-8 мкг/дм3, содержание диацетила менее 50 мкг/дм3) и высокими органолептическими свойствами.

Практическая ценность. Даны рекомендации по выбору солода в зависимости от содержания ДМС-П, ДМС и ПОЛ, применение которых позволяет вести процесс по технологии, направленной на улучшение вкуса и аромата пива и увеличение вкусовой стабильности.

Выбран и оптимизирован процесс кипячения пивного сусла по содержанию в нем димешлсульфида, отрицательно влияющего на аромат пива.

Обосновано применение штаммов пивных дрожжей нового поколения для получения продукта, обладающего высокими органолентическими характеристиками.

Предложена технология получения пива с использованием мальтозного сиропа, направленная на улучшение органолептических показателей пива и увеличение его вкусовой стабильности.

Разработаны и внедрены методы определения ДМС-П, свободного ДМС, сероводорода и диацетила в сусле и пиве путем ГХ с использованием пламенно-фотометрического и электронно-захватного детекторов.

Разработан и внедрен способ определения сбраживаемых углеводов в сусле, мальтозной патоке и пиве медотом ВЭЖХ (свидетельство о метрологической аттестации методики определения сбраживаемых углеводов №56-09-03).

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях СПбГУНиПТ (Санкт-Петербург, 2001-2004), ЛенЭКСНО (Санкт-Петербург, 2001,2002).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка использованных источников и 9 приложений. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, 39 таблиц. Список использованных источников включает 139 наименований работ, в том числе 84 - зарубежных авторов.

Содержание работы

Информационные исследования. В обзоре литературы обобщены материалы отечественных и зарубежных авторов, характеризующие основные вкусо-ароматические компоненты пива, рассмотрены биохимические пути их образования и регулирования их синтеза. Также проведены информационные исследования механизмов изменения вкуса и аромата пива в процессе хранения. Сформулированы цель и задачи исследований.

Экспериментальные исследования. Экспериментальная часть работы выполнена на базе производственной лаборатории ОАО «Пивоваренная компания «Балтика».

Объектами исследований являлись 10 партий солода, полученных из разных сортов зарубежных и отечественных ячменей, пивное сусло, пиво в процессе брожения, готовое пиво и пиво в процессе хранения. Для проведения исследований отобраны пивные дрожжи Saccarorayces ceгevisiae зарубежных штаммов С, Д, А, обладающие высокими технологическими характеристиками.

Схема, иллюстрирующая взаимосвязь основных этапов исследования представлена на рис Л.

Методы исследований. При выполнении работы использовали стандартные физико-химические и микробиологические методы исследования (ГОСТ 29294-92), методики ЕВС (Европейской пивоваренной конвенции). Экспериментальные исследования проводились в трех повторностях и обрабатывались с использованием методов математической статистики.

Взаимосвязь этапов исследования

Рис.1 Схема проведения исследований

Основные результаты исследований Сравнительный анализ солодов на содержание свободного ДМС и ею предшественников в солоде. В результате анализа литературы было определено, что на содержание ДМС в сусле и пиве значительное влияние оказывает сорт ячменя, из которого приготовлен солод, а также район его возделывания. В настоящей работе изучали уровень ДМС и ДМС-П в зарубежных сортах ячменя а также в ячмене сорта Scarlett, возделываемою во Франции и в России (в Курской-1 и Липецкой-2 областях).

OpriFMHI CqiTifM?»«

Рис.2 Влияние сорта ячменя на Рис. 3 Индекс ТБК для солодов, „ содержание ДМС-П полученных'из разных сор гов ячменей

Обнаружено (рис.2), что все солода, полученные по одной и той же технологии, характеризуются содержанием ДМС-П менее 3,1 MI /КГ, за исключением солодов, полученного из ячменя сорта Barke - Дания и Scarlett, выращенного в Липецкой и Курской области.

Качество солода определяется также содержанием ПОЛ, которое характеризуется индексом тиабарбитуровой кислоты (ТБК). С целью установления взаимосвязи между уровнем ДМС-П и содержанием ПОЛ для исследуемых солодов, было получено сусло с массовой долей СВ 12% путем применения технологии затирания и кипячения, направленной на повышение вкусовой стабильности. В полученных образцах сусла определили индекс ТБК. Данные, представленные на рис.3, свидетельствуют о том, что во всех исследуемых образцах солода индекс ТБК ниже допустимого значения, те. ниже 40.

С целью изучения влияния содержания ДМС-П в солоде на концентрацию свободного ДМС в пиве из образцов сусла было получено пиво, которое исследовали на содержание свободного ДМС. Результаты газохроматографического анализа готового продукта приведены на рис.4.

Содержание ДМС в готовом пиве значительно превышает порог чувствительности (50 мкг/дм3) в образцах, полученных при использовании сортов ячменя Scarlett, выращенного в Липецкой области и Barke -производитель Дания. Кроме того, отмечено некоторое увеличение уровня ДМС в пиве при использовании солода, произведенного из ячменя сорта Nevada - производитель Франция, и сорта Scarlett, возделашюго в Курской области. Таким образом, можно сделать вывод, что для получения пива с достаточно низким уровнем ДМС, желательно использовать солод, содержащий ДМС-П не более 3 мг/кг. В этом случае могут быть рекомендованы современные технологии получения сусла, направленные на улучшение вкусовой стабильности (снижение термической нагрузки) пива.

Изучение влияния режима кипячения на содержание свободного диметилсульфида в сусле. Поскольку стадия кипячения является наиболее важной, так как сопровождается образованием и удалением свободного ДМС, было принято решение провести оптимизацию данного технологического процесса по температуре и продолжительности. Для проведения данной серии экспериментов использовался солод, полученный из ячменя сорта Lux, содержание ДМС-П в котором составляет 2,34 мг/кг. Процесс кипячения сусла с хмелем проводили в сусловарочном котле, оснащенном внутренним кипятильником.

Таблица 1

Влияние режимов кипячения на содержание ДМС в сусле.

Режим Температура при Содержание ДМС в сусле, мкг/дм3

кипячения кипячении

1 102°С 108+10

2 100°С 139±12

3 105°С 40±2

4 7 скачков 102/104°С 72±4

Для проведения первой части эксперимента было выбрано 4 режима кипячения (табл.1). При проведении эксперимента продолжительность кипячения составляла один час. Акцент был сделан на выбор температурного режима, применение которого позволило получить продукт с низким содержанием ДМС при умеренных экономических затратах. Результаты газохроматографичсского определения позволяют сделать вывод, что содержание ДМС в образцах сусла варок №3 и 4 ниже допустимого значения - 80-100 мкг/дм3 сусла. Однако, следует отметить, что при использовании режима №3 возрастает термическая нагрузка на сусло, что приводит к увеличению содержания ПОЛ и снижению вкусовой стабильности пива. Следовательно, оптимальным можно считать режим №4. После выбора оптимального значения температуры кипячения сусла были проведены исследования, направленные на установление оптимальной продолжительности процесса путем минимизации его длительности с 80 до 50 минут.

Оптимальной можно считать продолжительность кипячения в течение 60 минут, так как за это время достигнут компромисс между содержанием ПОЛ (ТБЧ<40) и ДМС (<80мкг/дм3).

Проведены исследования динамики свободного ДМС в процессе кипячения сусла с хмелем и выдержке его в гидроциклоне при применении исследованной технологии кипячения. Установлено, что при данной технологии кипячения, образование и удаление ДМС происходит интенсивнее и более полно в сравнение с классическим способом. Позволяет сократить продолжительность со 100 до 60 минут и снизить энергозатраты на 25%.

Изучение динамики сероводорода в процессе брожения и хранения

пива. Изучена роль штамма дрожжей в синтезе сероводорода. Исследовали два штамма дрожжей низового брожения: штаммы С и Д. Содержание сероводорода исследовали в процессе брожения при температуре 12°С и внесении посевной культуры дрожжей из расчета 15 млн. кл/мл. Несмотря на различия в динамике сероводорода на первых стадиях брожения в готовом пиве в обоих образцах концентрация его достигла порогового значения восприятия - 6 мкг/дм3.

При проведении органолептического контроля установлено, что пиво, полученное при использовании штамма Д, характеризуется более выраженным серным и жирным запахом и привкусом, причем среди жирных запахов в образце отмечен диацетильный. По интенсивности эфирного аромата, окисления, а также насыщения диоксидом углерода значительных отличий не отмечено.

Исследуемые образцы хранились в течение двух месяцев при температуре 20°С. Еженедельно проводилось определение содержания сероводорода в них (см. табл.2).

Таблица 2

Динамика сероводорода в процессе хранения пива.

Продолжительность хранения, неделя Содержание сероводорода, мкг/дм3

Образец 1 Образец 3

1 5,2±0,5 7,1+0,5

2 4,8±0,4' 7,0+0,5

3 5,5+0,4 • 7,6+0,3

4 5,6+0,4 7,4±0,4

5 5,0+0,3 7,0+0,4

6 4,7+0,4 6,8+0,4

7 5,1 ±0,2 6,7±0,4

8 4,8±0,3 6,8+0,4

Анализ данных, представленных в табл. 2, показывает, что при хранении пива в течение двух месяцев содержание сероводорода практически не изменилось.

Изучение синтеза диацетила в процессе брожения пива. Зависимость синтеза диацегила от штаммовых особенностей дрожжей. Синтез диацетила зависит в значительной степени от штаммовых особенностей дрожжей. Это убедительно показано при исследовании синтеза и редукции трех штаммов дрожжей: штамм С, Д, А, которые исследуются в настоящее время на предприятиях пивоваренной отрасли в России и зарубежом.

Ежедневно в течение 10 дней проводился анализ молодого пива на содержание диацетила (табл.3).

и

Таблица 3

Влияние штаммовых особенностей дрожжей на синтез диацетила, мкг/дм3

Штамм Продолжительность брожения, сут.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

С 350 600 380 198 128 72* 45 32 - -

д 252 460 770 520 378 238* 152 84 66 54

А 311 542 367 188 ИЗ 67* 42 - - -

* - первый съем дрожжей с ЦКТ.

На основании сравнительного анализа данных табл.3 можно сделать вывод, что с целью сокращения процесса главного брожения и созревания пива следует использовать штаммы С и А, так как их применение позволяет на 7-е сутки получить пиво с содержанием исследуемого компонента менее пороговой концентрации восприятия.

Дальнейшие исследования проводились при использовании штамма С.

Изучение влияния температуры брожения на синтез диацстила. Для

сбраживания сусла использовали штамм дрожжей С 3-й генерации. Норма внесения посевного материала составила » 35-40 млн. кл/мл. Брожение проводилось в лабораторных условиях периодическим способом в течение 6 сут. Температура брожения изменяли от 5 до 20°С. Ежедневно молодое пиво анализировалось на содержание диацетила

По результатам опыта установлена тесная прямая корреляция между температурой брожения и содержанием диацетила (коэффициент корреляции -0,97).

Изучение влияния начальной концентрации дрожжей в пиве на синтез диацетила. Для сбраживания сусла использовали штамм дрожжей С 3-й генерации. Брожение проводилось в лабораторных условиях в течение 6 сут. при температуре 8°С. В исследуемых образцах изменяли концентрацию клеток

дрожжей при засеве с 20 до 12р млн. кл/мл. В течение главного брожения и созревания в исследуемых образцах определяли уровень диацетила (рис.7) В результате установлена тесная прямая корреляция между начальной концентрацией дрожжей и содержанием диацетила в пиве (коэффициент корреляции - 0,86).

Исследование влияния добавления ферментного препарата "Maturex L" на содержание диацетила в пиве. Для решения конкретной проблемы, связанной с повышенным содержанием диацетила, датская фирма №эуо2уте8 предлагает использование ферментного препарата "МаШгех Ь".

Для сбраживания сусла использовали штамм дрожжей С 3-й генерации. Норма внесения посевного материала составила « 30 млн. кл/мл. В конце главного брожения и созревания определили содержания диацетила в молодом пиве. Дображивание образцов проводили при температуре 1°С в течение 14 сут. Замер содержания диацетила выполнили на 7-е и на 14-е сут. дображивания.

Рис.8 Содержание диацетила в пиве, полученном с применением ферментного препарата Maturex L и без него, на разных стадиях процесса брожения.

При сравнении данных, представленных на рис.8, следует обратить внимание на значительное снижение содержания диацетила в образцах, полученных с применением ферментного препарата Maturex L.

Влияние использования добавок для дрожжей на содержание диацетила в пиве. Для интенсификации роста и размножения дрожжей и увеличения их бродильной активности в пивоварении применяются специализированные препараты. Для проведения исследований использовались три препарата: выше упомянутый «Yeast Food GF», также «Alcolcn» и «Rhodia Zumesits».

Исследовали влияние использования вышеуказанных препаратов для дрожжей на содержание диацетила в пиве. Ежедневно в процессе брожения проводили определение содержания диацетила в пиве. Согласно данным,

полученным в ходе эксперимента, значительных отличии концентрации диацетила в контрольном образце и образцах, полученных с применением добавок для дрожжей, не установлено.

Разработка рецептуры и технологии получения светлого пива с использованием мальтозного сиропа. На основании проведенных исследований была разработана рецептура и технология получения пива, с использованием 20% мальтозного сиропа. Были проведены исследования изменения вкуса и аромата пива, полученного с использованием 80% солода и 20% мальтозного сиропа и контрольного образца - 100% солода.

В эксперименте использовался солод Luxl высокого качества и мальтозный сироп фирмы CargilL

При рассмотрении вопроса о замене части солода мальтозным сиропом, прежде всего, следует обратить внимание на содержание аминного азота в конгресном сусле (Мага=160мг/дм3). Мальтозный сироп не содержит ассимилируемый дрожжами азот, поэтому может возникнуть дефицит по данному компоненту. Из литературных источников известно, что при концентрации аминного азота более 150 мг/дм3, возможна замена 30% солода несоложенным материалом. Таким образом, при получении пивного сусла в данной серии эксперимента, можно с уверенностью заменить 20% солода патокой. Состав сбраживаемых Сахаров и соотношение между моно-, ди- и трисахаридами в мальтозном сиропе близок к данным, полученным для солодового сусла.

Таблица 4

Образец Концентрация углеводов, г/л Отношение моно:ди:три сахаридов

моносахариды дисахариды трисахариды

Сироп «CargШ» 123,6 460,5 94,3 1:3,7:0,8

Солодовое сусло 14,5 52,3 13,6 1:3,6:0,9

Сусло получали настойным способом, используя высокотемпературный режим затирания, положительно влияющий на вкусовую стабильность пива. Кипячение сусла с хмелем осуществляли в динамическом режиме при умеренном давлении в течение 60 мин. Сироп вводили во время кипячения сусла с хмелем в сусловарочный котел. Концентрированное сусло доводили диаэрированной водой до массовой доли сухих веществ 12%.

Продолжительность процессов брожения, созревания и дображивания составила 30 суток. Был проведен контроль готового пива по физико-химическим показателям (см. табл.5).

Таблица 5

Физико-химические показатели пива, приготвленного с использованием мальтозного сиропа, и контрольного образца____

№ образца Сироп РН Содержание спирта, %об Цветность, ед. цв. Изогумулон, мг/дм3 Мутность, ед. мут.

1-свежее - 4,3 5,1 0,40 18,2 0,40

2-свежее Са^Ш 4Д 5,2 0,30 18,0 0,30

1-10 недель - 4,2 5,1 0,50 17,2 0,55

2-10 недель СащШ 3,9 5,2 0,35 16,9 0,35

Устаношгено, что образец №2 характеризуется меньшими значениями цветности и мутности, что связано с частичной заменой солода мальтозным сиропом.

В процессе брожения наряду с этиловым спиртом, одним из основных компонентов пива, образуются вторичные метаболиты, поэтому важным аспектом является изучение изменения содержания данных метаболитов при замене 20% засыпи мальтозным сиропом, т.к. их содержание в значительной степени характеризует вкус и аромат готового пива (габл.6).

Таблица 6

Содержание вкусо-ароматических компонентов в готовом пиве_

Соединение Концентрация, мг/дм3

Образец 1 - контроль Образец 2 - сироп

Спирты

2-метилбутинол(С5) 15,10 18,30

3-метилбутанол (С)') 84,60 82,00

2-фенилэтанол 26,70 19,10

пропанол (С3) 16,00 16,20

изобутанол (С4) 18,90 18,80

Эфиры

этилацетат 8,55 13,50

изоамилацетат 1,15 1,70

изобутилацетат 0,05 0,06

этилбутират 0,05 0,07

этилкапроат 0,15 0,16

Альдегиды

ацетальдсгид 4,80 7,40

транс-2-ноненаль 0,01 0,02

Кетоны

ацетоин 0,20 0,14

диацетил 0,03 0,02

2,3-пентандион 0,02 0,01

Серосодержащие

диметилсульфид 0,05 0,03

сероводород 0,006 0,007

Из результатов, приведенных в табл.7, следует, что замена 20% солода мальтозным сиропом приводит к незначительному увеличению содержания

эфиров, альдегидов и частичному снижению содержания ДМС и вицинальных дикетонов.

С целью изучения влияния обнаруженных в готовом пиве концентраций изучаемых компонентов на вкусовое восприятие была проведена дегустационная оценка (описательный тест) исследуемых образцов. В образце пива, полученном с использование мальтозного сиропа, преобладает эфирный аромат и спиртовой запах, в то время как образец, полученный из 100% солода, характеризуется более выраженным запахом вареных овощей. Общие оценки, полученные в результате обработки данных с помощью специальной компьютерной программы, составили 7,6 баллов для образца пива, полученного с использование мальтозного сиропа, и 7,2 для контрольного образца. Образцы готового пива хранились в течение 10-ти недель при температуре 20°С. По результатам проведенной дегустации установлено, что органолептический профиль образцов стабилен. Отмечено незначительное увеличение окисленного, а именно, «бумажного» запаха и привкуса.

Выводы

1. Разработаны и внедрены методы определения ДМС-П, свободного ДМС, сероводорода и диацетила в сусле и пиве путем ГХ с использованием пламенно-фотометрического и электронно-захватного детекторов. Разработан и внедрен способ определения сбраживаемых углеводов в сусле, мальтозной патоке и пиве медотом ВЭЖХ (свидетельство о метрологической аттестации методики определения сбраживаемых углеводов №56-09-03).

2. Па основании сравнительного анализа отечественных и зарубежных солодов по содержанию ДМС - П, свободного ДМС и ПОЛ, установлено, что для получения пива с содержанием свободного ДМС менее порога чувствительности, необходимо использовать солода, уровень ДМС - П в которых не превышает 3 мг/кг.

3. Установлено, что образцы солода, полученные из ячменя отечественного производства сорта Scarlett, удовлетворяют требованиям ГОСТа и являются солодами высокого качества. Показано что, вследствие повышенного содержания ДМС - П, их рекомендуется использовать в смеси с другими солодами.

4. Определен оптимальный по температуре и длительности режим кипячения сусла (7 «скачков» температуры 102-104°С в течение 60 мин). Применение данной технологии кипячения позволяет получить пиво с содержанием свободного ДМС ниже порога чувствительности, а также снизить энергозатраты на 25% за счет сокращения времени термообработки.

5. Установлено, что синтез сероводорода зависит от штаммовых особенностей дрожжей, и концентрация его при хранении пива в течение двух месяцев остается неизменной.

6. Выявлены штаммы дрожжей, обладающие высокой скоростью восстановления диацетила и низким образованием сероводорода. Для

Р20 37 ♦

выбранного штамма установлены зависимости образования диацетила от температуры брожения и величины засева дрожжей.

7. Разработана технология производства светлого пива с использованием мальтозного сиропа, позволяющая сократить длительность процесса, снизить энергозатраты и получить продукт с требуемыми органолептическими свойствами.

Перечень публикаций по теме диссертации

1. Лебедева Е.П., Черепанов СА, Меледина Т.В., Требования к качеству солода// Веко о напитках, 2000, №13 - С.20-23

2. Меледина Т.В., Лебедева Е.П., Белодедова А.С., Влияние мальтозных сиропов на органолептические свойства пива// Межд. науч.-прак. конф. -СПб.: ЛенЭкспо, 2001 - С.8-10

3. Меледина Т.В., Лебедева Е.П., Вишняков И.Г., Применение мальтозных сиропов в пивоварении// Материалы конф. «Низкотемпературные и пищевые технологии в 21 веке». Межд. науч.-техн. конф., посвященная 70-летию СПбГУНГГГ. - СПб, 2001 - С.413

4. Лебедева Е.П., Влияние сорта ячменя на содержание ДМС в пивном сусле// Петербургские традиции хлебопечения, пивоварения, холодного хранения и консервирования.// Науч.-техн. конф. молодежи. - СПб, 2003 -С. 162-163

5. Оганисян В.Г., Сайдаков ОА, Лебедева Е.П., Комплексный подход к технологии безалкогольного пива// Актуальные вопросы техники пищевых производств, 2003 - С.257

6. Меледина Т.В., Лебедева Е.П., Технологический подход к регулированию сенсорного профиля пива (Часть 1)// Индустрия напитков, 2004, №4 -С. 10-14

7. Лебедева Е.П., Меледина Т.В., Кан П.В., Содержание ДМС-предшественников в солодах, полученных из различных сортов ячменя.// Тезисы 9-й Межд. конф. «Окружающая среда для нас и будущих поколений». - Самара, 2004 - С.61-63 (

РНБ Русский фонд

2005-4 20305

Подписано к печати J 4-10 Формаг 60x80 1/ie. ьумага нииуя.

Печать офсетная Печ. л. 10 . Тираж 80 экз. Заказ jYg 214 .

СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9. ИПЦ СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул Ломоносова, 9.

Содержание.

Введение.

1. Информационные исследования основных вкусовых компонентов пива и факторов, определяющих их содержание.

1.1. Классификация вкусовых веществ по Меилгарду.

1.2. Компонеты пива, определяющие вкус и аромат напитка.

1.2.1. Высшие спирты.

1.2.1.1. Биохимические пути образования.

1.2.1.2. Регулирование синтеза высших спиртов.

1.2.2. Эфиры.

1.2.2.1. Биохимические пути образования.

1.2.2.2. Пути регулирования синтеза эфиров.

1.2.3. Карбонильные соединения.

1.2.3.1. Ацетальдегид.

1.2.3.1.1. Биохимические пути образования.

1.2.3.1.2. Регулирование синтеза ацетальдегида.

1.2.3.2. Вицинальные дикетоны ( диацетил и 2,3-пентандион).

1.2.3.2.1. Биохимические пути образования.

1.2.3.2.2. Регулирование синтеза вицинальных дикетонов.

1.2.3.3. Транс-2-ноненаль.

1.2.3.3.1. Биохимические пути образования.

1.2.3.3.2. Технологическое регулирование.

1.2.4. Сульфосоединения.

1.2.4.1. Диоксид серы.

1.2.4.1.1. Биохимические пути образования.

1.2.4.1.2. Технологическое регулирование.

1.2.4.2. Сульфид водорода.

1.2.4.2.1. Биохимические пути образования.

1.2.4.2.2. Технологическое регулирование.

1.2.4.3. Другие серосодержащие соединения.

1.2.4.4. Диметилсульфид и его предшественники.

1.2.4.4.1. Биохимические пути образования.

1.2.4.4.2. Технологическое регулирование.

1.2.4.5. 3-метил 2-бутен 1-тиол.

1.2.4.5.1. Биохимические пути образования.

1.2.4.5.2.Технологическое регулирование.

1.2.5. Органические кислоты.

1.2.5.1. Биохимические пути образования.

1.2.5.2. Технологическое регулирование.

1.3. Вкусовая стабильность.

1.3.1. Важнейшие механизмы изменения вкуса.

1.3 .1.1. Термические механизмы.

1.3.1.2. Деградация липидов.

1.3.1.3. Окисление высших спиртов.

1.3.1.4. Реакции с изогумулонами.

1.3.1.5. Альдольная конденсация альдегидов.

1.3.2. Защитное действие натуральных антиоксидантов.

1.3.3. Технологические приемы улучшения вкусовой стабильности.

1.3.3.1. Качество сырья.

1.3.3.2. Снижение термической нагрузки при солодоращении, производстве сусла, упаковке, хранении и транспортировке.

1.3.3.3. Снижение проникновения кислорода и деградации липидов при производстве сусла.

1.3.3.4. Содержание кислорода на стадиях от зеленого пива до розлива.

2. Объекты и методы исследований.

2.1. Объекты исследований.

2.2. Методы исследований свойств сырья, сусла, зеленого пива и готового продукта.

3. Экспериментальные исследования.

3 .1. Исследование динамики диметилсульфида в процессе пивоварения.

3.1.1. Сравнительный анализ солодов на содержание свободного ДМС и его предшественников в солоде.

3.1.1.1. Влияние сорта ячменя на содержание свободного ДМС и его предшественников в солоде.

3.1.1.2. Влияние района возделывания ячменя сорта Scarlett на содержание свободного ДМС и его предшественников в солоде.

3.1.1.3 Взаимосвязь между уровнем ДМС-П и индексом ТБК для солодов, полученных из разных сортов ячменя при современной технологии затирания и кипячения.

3.1.1.4. Влияние содержания ДМС-П в солоде на концентрацию свободного ДМС в пиве.

3.1.2. Изучение влияния режима кипячения на содержание свободного диметилсульфида в пиве.

3.1.2.1. Оптимизация температурного режима кипячения сусла.

3.1.2.2. Оптимизация продолжительности кипячения сусла.

3.1.3. Динамика свободного ДМС в процессе приготовления сусла при использовании современной технологии кипячения сусла.

3.1.4. Выводы.

3.2. Изучение динамики сероводорода в процессе брожения и хранения пиваЮО 3.2.1.Выводы.

3.3. Изучение синтеза диацетила в процессе брожения пива.

3.3.1. Зависимость синтеза диацетила от штаммовых особенностей дрожжей.

3.3.2. Изучение влияния температуры брожения на синтез диацетила.

3.3.3. Изучение влияния начальной концентрации дрожжей в пиве на синтез диацетила.

3 .3 .4. Исследование влияния добавления ферментного препарата "MaturexL" на содержание диацетила в пиве.

3.3.5. Влияние комплексного введения диацетильной паузы и ферментного препарата Maturex L на содержание диацетила в пиве.

3.3.6. Влияние использования добавок для дрожжей на содержание диацетила в пиве.

3.3.7. Выводы.

3.4. Разработка рецептуры и технологии получения пива.

3.5. Выводы.

В последние годы в нашей стране пивоваренная промышленность развивается быстрыми темпами и в связи с этим большое внимание уделяется, интенсификации технологического процесса, а также повышению вкусо-ароматических характеристик и вкусовой стабильности пива. Изменения технологических режимов, направленные на сокращение продолжительности процесса получения пива и повышения его качества, а также применение новых видов сырья и штаммов дрожжей нового поколения привели к необходимости изучения синтеза вкусовых компонентов пива. Наиболее важными компонентами, отрицательно влияющими на вкус и аромат напитка, являются:

• Диметилсульфид (ДМС). Вещество, придающее пиву запах и вкус о вареных овощей при концентрации выше 50 мкг/дм . Наиболее интенсивное образование и удаление ДМС происходит на стадии кипячения сусла;

• Сероводород. Высоко летучее вещество, обладающее неприятным запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Пороговая концентрация л восприятия данного компонента 4-6 мкг/дм . Сероводород образуется на первых стадиях брожения в основном в результате жизнедеятельности дрожжей;

• Диацетил. Карбонильное соединение, которое придает пиву маслянистый, сладковатый до отвращения запах и вкус при о концентрации выше 50 мкг/дм . Содержание диацетила рассматривается как основной критерий степени созревания пива. Работы, направленные на изучение синтеза вышеуказанных вкусовых компонентов при применении новых технологических приемов, активно ведутся в зарубежных странах. В России вследствие недостатка дорогостоящего оборудования (хроматографы, оснащенные специфическими детекторами), необходимого для проведения исследований, работы в данном направлении проводится недостаточно. Поэтому исследования, направленные на изучение синтеза вкусовых компонентов при совершенствовании технологии получения пива являются актуальными и важными для дальнейшего развития пивоварения и повышения органолептических характеристик напитка. Ч ^ Р % О ^ \ V v У с/ э, с.

L>° Ни «

OxdHUD Полный

1010 1410

Жяседае, потише g

CO Л ар * a

0 $

1 2 tf

3 ^ C?

О £J Jr ° * / ^ # oft <-4 r\ ^ X? X4 rfC*5

14.Полнота

Серный

Сульфитный

Wodom ась1' jt r^' v ^ & & ж £ йв в 'я и ч « и о о.

За Ч s % V4 V

ON Ъ^ ^ ^Р Г о S о ■- Ф % % * о

3 '1 з? к 5 6 3 с; о о Он а .о а > 1 | \ % i ь

С

Рис. 1 Круг вкуса и аромата пива.

3.5. Выводы

1. Для проведения исследований солода, сусла и пива разработаны и внедрены методы определения ДМС-П, свободного ДМС, сероводорода и диацетила в сусле и пиве путем ГХ с использованием пламенно-фотометрического и электронно-захватного детекторов. Разработан и внедрен способ определения сбраживаемых углеводов в сусле, мальтозной патоке и пиве медотом ВЭЖХ (свидетельство о метрологической аттестации методики определения сбраживаемых углеводов №56-09-03).

2. Впервые проведен сравнительный анализ отечественных и зарубежных солодов по содержанию ДМС - П, свободного ДМС и ПОЛ, которые определяют органолептику и вкусовую стабильность напитка. Установлено, что для получения пива с содержанием свободного ДМС менее порога чувствительности, необходимо использовать солода, уровень ДМС - П в которых не превышает 3 мг/кг.

3. Проведены исследования солода, полученного из ячменя отечественного производства сорта Scarlett. Установлено, что образцы удовлетворяют требованиям ГОСТа и являются солодами высокого качества. Однако, вследствие повышенного содержания ДМС - П, их рекомендуется использовать в смеси с другими солодами.

4. Определен оптимальный по температуре и длительности режим кипячения сусла (7 «скачков» температуры 102-104°С в течение 60 минут). Применение данной технологии кипячения позволяет получить пиво с содержанием свободного ДМС ниже порога чувствительности, а также снизить энергозатраты на 25% за счет сокращения времени термообработки.

5. Установлено, что синтез сероводорода зависит от штаммовых особенностей дрожжей и концентрация его при хранении пива в течение двух месяцев остается неизменной.

6. Выявлены штаммы дрожжей, обладающий высокой скоростью восстановления диацетила и низким образованием сероводорода. Для выбранного штамма установлены зависимости образования диацетила от температуры брожения (R2=0,97) и величины засева дрожжей (R2=0,89).

7. Разработана рецептура и технология производства светлого пива с использованием мальтозного сиропа, применение которой с целью достижения требуемых органолептических свойств пива, позволяет сократить длительность процесса и снизить энергозатраты.

1. Авраменко И.Ф. Микробиология, Москва, Колос, 1979, с.44

2. Асонов Н.Р., Практикум по микробиологии, Москва, ВО «Агропромиздат», 1988, с.42

3. Бесаржова Г., Яиоушек Я., значения аминокислот в технологии и качестве пива, Пиво и жизнь, http://piva.ad.ru/teclmology/amino.html

4. Биндл М., Предварительно изомеризованные хмелевые продукты -возможности и использование на практике, Мир пива, 2003, №1, с. 29-36

5. Булгаков Н., Техно-химический контроль пивоваренного производства, Пищепромиздат, 1936, с. 45

6. Вайсберг Й.В.М., Бред JI.X., Стабильность вкуса изначально зависит от качества солода и работы в варочном цехе, Мир пива, 2003, №1, с. 39-41

7. Вакебауер К., Цуфавль Г., Солод между солодовней и пивзаводом -сертификация и анализы солода, Мир пива, №2, 1997, №1, с.52-58

8. Вакербауер К., Хардт Р., Реакции с радикалами и стабильность вкуса пива, Мир пива, 1997, №4, с.38-42

9. Главачек Ф., Лхотский А., Пивоварение, М., Пищевая промышленность, 1977, с. 44

10. Главирлина Р., Улучшение показателей качества пива с применением ферментов во время брожения, Пиво и напитки, 2003, №2, с. 39

11. Грабак М., Практическое руководство по сенсорносу анализу в пивоварении, АО «Научно-исследовательский институт пивоварения и солодовенного дела», Прага, 2000

12. Гудман М., Морхауз Ф., Органические молекулы в действии, Москва, Издательство Мир, 1977, с.52

13. Дефосс Д, Эрлих A.JI., Бек Р.Л., Моль М., Паточный сироп, адаптированный для пива. Лекции

14. Джонс X., Размножение дрожжей: прошлое, настоящее и будущее, Спутник пивовара, весна 1998, с. 18-22

15. Ермолаева Г.А., Колчева Р.А., Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков, Москва, ИРПО, 2000

16. Ермолаева Г.А., Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия, Издательство «Профессия»,2004, с.328

17. Жашко К.Т., Пивоваренный ячмень и особенности его качественных характеристик в урожаях последних лет в Российской Федерации, Пиво и жизнь, №1(20), февр. март 2000, с. 14

18. Жвирблянская А.Ю., Исаева B.C., Дрожжи в пивоварении, М., Пищевая промышленность, 1979, с.246

19. Иванова Е.Г., Изменение липидов в процессе пивоварения и их влияние на вкусовую стабильность пива, Пиво и напитки, №3, 2003, с. 12-14

20. Исаева B.C., Микробиологические проблемы пивоваренного производства, http://www.propivo.ru/prof/technology/22/problemy.htm

21. Косминский Г.И., Технология солода, пива и безалкогольных напитков, Минск, Дизайн ПРО, 2001, 144

22. Кунце В., Технология солода и пива, Санкт-Петербург, 2001, с. 12-660

23. Курс Д., Кроттеталер М., Бак В., Результаты применения предварительного охлаждения при перекачивании охмеленного сусла, Мир пива, №1, с. 36-38

24. Литценбургер К., Солод и работа в варочном цехе, Мир пива, №1, 1999, с.8-14

25. Люк Э., Ягер М., Консерванты в пищевой промышленности. Свойства и применение, Санкт-Петербург, ГИОРД, 2000

26. Майер А., Кипячение сусла возможности оптиматизации, Мир пива, 2003, №1, с. 9-10

27. Маллер Р., Кислород: жизнь и смерть, Спутник пивовара, №11, 2001, с. 1720

28. Материалы фирмы «Нирртапп»29.